应物联网而生：合力为HLW8012系列免校准电能计量芯片

xzcxnihd · 发表于 2017-5-4 16:23

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在物联网行业整体高速发展及市场驱动下，智能家居厂商迎来历史性的发展机遇。智能电器最基本的参数为“电”参数，能够直观反映电器的运行状态，可通过嵌入电能传感器测量各项“电”参数，而电能传感器的核心部件是电能计量芯片。电能计量芯片在物联网领域的应用方向主要包括：智能插座、智能充电桩、智能路灯及智能空调等。WIFI智能插座是目前最为火热的应用方向，可通过用户远程控制或插座根据电能及环境参数自动控制开关等方式，实现智能控制、节能、过流过压过载保护、统计用电量信息及环境检测等功能。

现在市场上知名的智能插座厂家有紫米、绿米、控客、悟空I8等，大家如果想了解这些插座的用料做工如何，可自行在网络上搜索相关拆解文章。这些智能插座中常用的电能传感部分大多是一款SOP8的电能计量芯片HLW8012，该芯片具有外围元器件少、占用PCB面积小、软件简单等显著特点，因此许多智能充电桩都采用HLW8012作为电能传感核心部件。经过长时间的市场考验，HLW8012已经成为当前物联网行业中很成熟的电能计量解决方案。

基本型专用电能计量芯片HLW8012

HLW8012是合力为科技专门针对智能家居、工业测量等领域推出的专用电能计量芯片，内置晶振、2.43V参考电源、电源监控电路，外围电路非常简单。有功功率、电量、电流或电压有效值以高频脉冲的方式输出，不需编写复杂的软件。产品经过校准后，有功功率在1000:1范围内可达到±0.3%的精度，电流电压有效值在500:1范围内可达到±0.5%的精度。

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图1：HLW8012引脚图

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图2：HLW8012典型应用原理图

串口免校准型电能计量芯片HLW8032

合力为科技官网上还展示了一颗新的电能计量芯片HLW8032，以下为引脚图：

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图3：HLW8032引脚图

从芯片引脚上看，HLW8032在HLW8012的基础上增加了UART接口。HLW8032的TX为PIN6，而HLW8012的PIN6为有功功率脉冲CF；HLW8032的RX为PIN8，而HLW8012的PIN8为SEL引脚。HLW8012的PIN6是必用引脚，对于许多ARM芯片来说，与CF连接的引脚非常容易切换为MCU的UART接口中RX端，这样的设计提供了与HLW8012间便利的硬件兼容性。根据官方资料，当HLW8032应用到产品上，成品测量误差要求最大为2%时，生产过程中可以节省掉校准工序。不过合力为科技仍良心地保留了PF引脚用于整机校准。

看来HLW8032的进阶，应该是为了满足不同设计对接口的要求；或者部分为了提升生产效率而节省校准工序，且愿意将误差指标降低至一定范围的应用场合。HLW8032可以看作是基于HLW8012广泛市场应用基础上，为满足部分应用场合，并考虑与HLW8012兼容性而设计的合适过渡型电能计量芯片。之所以说是过渡型，是因为以后物联网应用中电能传感器的电参数将不止于现有的参数。

全能型电能计量芯片HLW811X

通过侧面了解，笔者发现还有比HLW8032更全面应用的进阶芯片，暂定型号是HLW811X，这款芯片的初步特性信息：

（1）集成内置晶振、更灵活的通讯接口

（2）提供1路有功功率计算、1路电压及1路电流有效值计算（精度更高）

（3）集成更多安全用电检测，更多电参数测量并通过IO输出

（4）误差更低的免校准功能

（5）工作电压：3.3V

据官方透露，最终产品将超出以上预期，若属实，这款芯片在物联网领域的应用将非常广泛，笔者期待着。

市场前景广阔

随着物联网和大数据的飞速发展，智能化生活对数据的需求必将越来越大。智能家电必然是集各类传感器于一身，而电能传感器作为最基本的传感器，也将会变成一种标准品，更趋于体积小型化、接口简单化、多功能化、智能化。作为电能传感器的关键器件，电能计量芯片将会朝体积更小、功能更强、精度更高、集成度更高，具有简单自我学习能力等方向发展。